有源电力滤波器

为克服无源滤波器的缺点，人们做了大量研究与实践，其中具有代表意 义的为有源电力滤波技术。从国内外目前的使用情况来看，有源电力滤波器 将是以后进行谐波消除和无功补偿的一个重要发展方向。
1.2 有源电力滤波器的特点
与无源滤波器不同，有源电力滤波器(ActivePowerFilter:APF)为一种能够 动态消谐波并且可以补偿无功的电力电子设备，其完全可以消除频率与幅值都 变化的谐波和无功，同时能够弥补PPF的不足，而且能够得到比PPF更好的补 偿效果。
无源滤波器具有如下缺点: (1)只能滤除特定次谐波，且滤波特性受系统参数的影响较大，易和系统发生 并联谐振，导致谐波放大，降低系统的稳定性。 (2)由于电网的阻抗和谐波频率随着电力系统的运行状况不断发生改变，而滤 波特性又过于依赖电网参数，所以给LC参数的设计带来了麻烦。 (3)滤波要求和无功补偿要求有时难以同时满足要求。 (4)LC可能会与电网阻抗发生串联谐振，而电网中的某次谐波电压可能使无 源电力滤波装置中产生较大的谐波电流。 (5)消耗较多的有效材料，增大了体积。
因此串联有源电力滤波器作用：动态调节电压即补偿系统电压的快速升 降，还可以补偿系统谐波，系统电压畸变与不对称等功能。
2.2 并联型有源电力滤波器的基本拓扑结构
AC
图3并联型有源电力滤波器的基本拓扑结构
并联型有源电力滤波器与系统并联等效为一个受控电流源，如图3所示。 有源滤波器向系统注入与谐波电流大小相等方向相反的电流，从而达到滤波 的目的。并联型有源电力滤波器主要适用于电流源型感性负载的谐波补偿， 技术上已相当成熟，工业上已投入使用的有源电力滤波器多采用此方
如图1所示有源滤波器与无源滤波器结构图
无源滤波器
有源电力滤波器
图1有源滤波器与无源滤波器结构
第二章 有源电力滤波器的分类
有源电力滤波器主要分类： 1、根据结构不同：
串联型：与被补偿对象串联； 并联型：与被补偿对象并联； 2、主电路元件不同： 电流型；直流侧采用电感； 电压型：直流侧采用电容；
依据APF主电路直流侧储能元件是大电容还是大电感，可以将APF分 为电压型和电流型两种(电压型变换器与电流型变换器)
2.3 常见的混合型有源电力滤波器 2.3 .1 串联型APF与并联型PPF
AC
PF APF
图4串联型APF与并联型PPF
如图4所示，无源滤波器(PF)起主要的滤波和无功补偿作用,串联的有源电力 滤波器（APF）相当于一个电流控制的电压源，改善无源滤波器的补偿效果，阻 尼可能在电网阻抗和无源滤波器之间发生的并联谐振。
2.3.2 并联型APF与并联型PPF
电压型APF直流侧电容器损耗F不存在直流端短路的危险，可靠性高、动态性能好、滤波 精度高，但直流端电感损耗大
2.1 串联型有源电力滤波器的基本拓扑结构
AC
图2串联型有源电力滤波器的基本拓扑结构
串联型有源滤波器经耦合变压器串接入电力系统，如图2所示，其可等效为 一个受控电压源，主要是消除电压型谐波以及系统侧电压谐波与电压波动对敏感 负载的影响。串联型有源电力滤波器应用在直流系统中时，耦合变压器的系统接 入侧很容易出现直流磁饱和问题，所以只在交流系统中采用。与并联型有源电力 滤波器相比，由于串联型有源电力滤波器中流过的是正常负荷电流，因此损耗较 大；此外，串联型有源电力滤波器的投切、故障后的退出及各种保护也较并联型 有源电力滤波器复杂。目前单独使用串联有源电力滤波器的例子较少，研究多集 中在其与LC无源滤波器所构成的串联混合型有源电力滤波器上。
与无源滤波器相比，有源电力滤波器具有高度可控性和快速响应性，其具体 如下： (1)实现了动态补偿，可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功功率进行补 偿，对补偿对象的变化有极快的响应。 (2)可同时对谐波和无功功率进行补偿，且补偿无功功率的大小可做到连续调节。 (3)即使补偿对象电流过大，有源电力滤波器也不会发生过载，并能正常发挥补 偿作用。 (4)受电网阻抗的影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振。 (5)能跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受电网频率变化的影响。 (6)既可对一个谐波和无功源单独补偿，也可对多个谐波和无功源集中补偿。 (7)有源滤波装置是一个高阻抗电流源，它的接入对系统阻抗不会产生影响，因 此此类装置适合系列化、规模化生产。
案。与串联型有源电力滤波器相比并联型有源电力滤波器通过耦合变压器并入 系统，不会对系统运行造成影响，具有投切方便灵活以及各种保护简单的优点。 但是当单独使用并联型有源电力滤波器来滤除谐波时，有源电力滤波器容量要 求很大，这样会带来一系列的问题，如工程造价高、电磁干扰、结构复杂以及 高的功率损耗等。
有源滤波器(Active Power Filter )作为动态抑制电网谐波、补偿 无功功率的新型电力电子装置快速发展起来，是解决电网谐波污染的一 种有效手段，并在工业中得到应用，所以近年来成为电力电子技术研究 的一个热点。
第一章 有源电力滤波器与无源电力滤波器的比较
1.1 无源电力滤波器的特点
现阶段无源滤波的方案依然是最为流行的谐波消除方法。无源电力滤波 器(Passive Power Filter)主要是对与某些频率特定的谐波来制定的，主要 有几个LC单调谐滤组成，它不仅能够补偿谐波，还能够补偿无功功率。同时 它还具有成本价格低廉、简单、技术相对成熟等优势。
绪 论 有源电力滤波器 (Active Power Filter )产生的背景
随着现代工业技术的发展，电力电子设备和大量非线性负载应用的增 加 ,其负面影响也日趋严重。电力电子装置的开关动作向电网中注入大 量的谐波和次谐波，导致交流电网中电压和电流波形严重失真，从而造 成电网污染的日益严重 , 对用电设备构成了很大的危害。因此电能质 量下降严重影响供、用电设备的安全经济运行，降低了人民的生活质量。 世界各国已经十分重视电能质量的管理。谐波治理是电能质量问题的核 心内容之一，也是现代电力生产的发展的迫切要求。